球磨机无辅助机智能控制方法及控制系统

权利要求书： 1.一种球磨机无辅助机智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、监测研磨筒体的转速、位置和电机运行速度，研磨筒体编码器将获得的研磨筒体的转速和实时位置传送给变频器，电机编码器将获得的电机运行速度传送给变频器；

S2、判定研磨筒体上的皮带是否打滑，变频器将接收到的研磨筒体的转速和电机运行速度换算成速度比值，当所述速度比值小于设定值时，皮带打滑计数器计数，否则皮带打滑计数器清零，打滑标志记为无效，进入换料对位程序；皮带打滑计数器计数的同时，变频器继续监测皮带打滑时间，当打滑时间大于设定时间时，判定皮带打滑，所述变频器控制电机运行方向反向，给定速度变为设定点动速度，打滑标志记为有效，记录研磨筒体走过的位置清零，接着转入步骤S1；

S3、监测研磨筒体是否能正常运行，变频器接收所述研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置，设定研磨筒体沿同一个方向旋转的圈数为n，n≥1，所述研磨筒体的实时位置大于n圈脉冲数时，打滑标志清零，进入换料对位程序；

S4、操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器控制研磨筒体的位置，操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器，变频器切换位置控制模式，调整研磨筒体转到与所述进料口或出料口对应的位置。

2.根据权利要求1所述的球磨机无辅助机智能控制方法，其特征在于，所述研磨筒体编码器监测获得的研磨筒体的转速为v1，所述电机编码器监测获得电机的运行速度为v2，连接于所述电机和研磨筒体之间的减速机的减速比为k，所述研磨筒体直径为D1，所述减速机侧皮带轮直径为D2，皮带不打滑时，研磨筒体的转速和电机运行速度的速度比为：i＝v1/v2＝D2/(D1*k)令i1＝D2/(D1*k)，i2＝v1/v2当i2

3.根据权利要求1所述的球磨机无辅助机智能控制方法，其特征在于，所述设定时间由变频器预先设置。

4.根据权利要求1所述的球磨机无辅助机智能控制方法，其特征在于，步骤S4的具体过程如下：

所述变频器接收到操作台的进料口对位指令，所述变频器切换到位置控制模式，以进料口的第一位置为位置指令，使研磨筒体旋转到进料口位置，否则研磨筒体按设定的正常速度运行；或者，所述变频器接收到操作台的出料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以出料口的第二位置为位置指令，使研磨筒体旋转到出料口位置，否则研磨筒体按设定的正常速度运行。

5.一种球磨机无辅助机智能控制系统，其特征在于，包括：监测模块，用以监测研磨筒体的转速、位置和电机运行速度；

逻辑处理模块，用以将监测模块测得的研磨筒体的转速、电机运行速度和研磨筒体的实时位置进行逻辑运算，进而判断研磨筒体上的皮带是否打滑；

位置判定模块，用以将变频器接收的研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置信息，比较实时位置和预先设定的同一个方向运行的圈数，判定监测研磨筒体是否能正常运行；

换料对位模块，用以操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器控制研磨筒体和进料口或出料口的位置。

6.根据权利要求5所述的球磨机无辅助机智能控制系统，其特征在于，所述监测模块是用以将研磨筒体编码器获得的研磨筒体的转速和实时位置传送给变频器，电机编码器将获得的电机运行速度传送给变频器。

7.根据权利要求5所述的球磨机无辅助机智能控制系统，其特征在于，所述逻辑处理模块，是由变频器将接收到的研磨筒体的转速和电机运行速度换算成速度比值，当所述速度比值小于设定值时，同时变频器监测皮带打滑时间，当打滑时间大于设定时间时，判断研磨筒体上的皮带打滑，变频器控制电机运行方向反向。

8.根据权利要求5所述的球磨机无辅助机智能控制系统，其特征在于，所述位置判定模块，是由变频器接收研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置，设定研磨筒体沿同一个方向旋转的圈数为n，n≥1，研磨筒体的实时位置大于n圈脉冲数时，判定研磨筒体是正常运行，进入换料对位程序。

9.根据权利要求5所述的球磨机无辅助机智能控制系统，其特征在于，所述换料对位模块，是由变频器接收到操作台的进料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以进料口的第一位置为位置指令，控制研磨筒体旋转到进料口位置；或者，变频器接收到操作台的出料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以出料口的第二位置为位置指令，控制研磨筒体旋转到出料口位置。

说明书： 一种球磨机无辅助机智能控制方法及控制系统技术领域[0001] 本发明涉及球磨机智能控制技术领域，特别是涉及一种球磨机无辅助机智能控制方法和控制系统。

背景技术[0002] 球磨机是矿石等粗糙形物料进行粉碎加工的重要大型封闭设备，将物料、研磨钢球以及水辅料置于球磨机中进行研磨，通过对物料成分的配比投送，在保障研磨生产质量

的情况下，使得球磨机能够稳定、节能运行。

[0003] 现有工程实践中，一般采用人工经验操作方式来控制球磨机，这种简单方式的缺陷在于过度依赖人工经验，可能会导致偏空磨或偏饱磨的现象，从而使得球磨机负荷形成

剧烈波动现象；同时球磨机工作过程中还会出现换料时对位问题和停机时间久后由于原料

凝结导致负载过重，再次启动时打滑问题，目前球磨机厂家通用做法都是增加一个辅机来

解决，当需要对位或者启动打滑时，将动力源由主机切到辅机，由于辅机有一个很大的减速

比，可以提供低速大扭矩，刚好能适合解决上述两个问题，加新原料时需要将研磨筒体的进

料口对准上方的加料口，取磨好的原料时需要将研磨筒体的出料口对准下方的取料设备，

这个过程需要操作员人工地通过辅机慢慢转动研磨筒体完成，而皮带打滑时则需要操作员

通过辅机正转一下，然后反转一下，再正转一下，再反转一下，多次摇摆研磨筒体，才能将凝

结的原料打散。

[0004] 主机和辅机相互切换时需要操作员花费较大力气才能完成，对位和摇摆研磨筒体手动操作也需要靠经验，这就对操作员有较高要求，引起的误差也比较大，而且辅机是由几

十千瓦的电机和减速机组成，成本很高，人工操作方式不能获取稳定的研磨质量，在物料使

用和生产用电方面会形成较大的浪费，对生产安全也会形成一定的负面影响，因此，为提高

球磨机研磨效率和质量并达到节能需求，需寻求一种智能控制方法，解决现有的球磨机换

料时对位问题、停机时间久后由于原料凝结导致负载过重再次启动时打滑问题以及球磨机

控制成本高等问题。

发明内容[0005] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种球磨机无辅助机智能控制方法及控制系统，通过控制球磨机主机来完成原本由球磨机辅机完成的对位和皮带打

滑时的摇摆功能，用于解决现有技术中球磨机换料时对位问题、停机时间久后由于原料凝

结导致负载过重再次启动时打滑问题以及球磨机控制成本高、操作复杂和可靠性低的问

题。

[0006] 本发明提供一种球磨机无辅助机智能控制方法，包括以下几个步骤：[0007] S1、监测研磨筒体的转速、位置和电机运行速度，研磨筒体编码器将获得的研磨筒体的转速和实时位置传送给变频器，电机编码器将获得的电机运行速度传送给变频器；

[0008] S2、判定研磨筒体上的皮带是否打滑，变频器将接收到的研磨筒体的转速和电机运行速度换算成速度比值，当所述速度比值小于设定值时，皮带打滑计数器计数，否则皮带

打滑计数器清零，打滑标志记为无效，进入换料对位程序；皮带打滑计数器计数的同时，变

频器继续监测皮带打滑时间，当打滑时间大于设定时间时，判定皮带打滑，所述变频器控制

电机运行方向反向，给定速度变为设定点动速度，打滑标志记为有效，记录研磨筒体走过的

位置清零，接着转入步骤S1；

[0009] S3、监测研磨筒体是否能正常运行，变频器接收所述研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置，设定研磨筒体沿同一个方向旋转的圈数为n(n≥1)，所述研磨筒体的实时

位置大于n圈脉冲数时，打滑标志清零，进入换料对位程序；

[0010] S4、操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器控制研磨筒体的位置，操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器，变频器切换位置控制模式，调整研磨筒体转到与

所述进料口或出料口对应的位置。

[0011] 进一步地，所述研磨筒体编码器监测获得的研磨筒体的转速为v1，所述电机侧编码器监测获得电机的运行速度为v2，连接于所述电机和研磨筒体之间的减速机的减速比为

k，所述研磨筒体直径为D1，所述减速机侧皮带轮直径为D2，皮带不打滑时，研磨筒体的转速

和电机运行速度的速度比为：

[0012] i＝v1/v2＝D2/(D1*k)[0013] 令i1＝D2/(D1*k)，i2＝v1/v2[0014] 当i2[0015] 进一步地，所述设定时间由变频器预先设置。[0016] 进一步地，所述步骤S4的具体过程如下：[0017] 所述变频器接收到操作台的进料口对位指令，所述变频器切换到位置控制模式，以进料口的位置P1为位置指令，使研磨筒体旋转到进料口位置，否则研磨筒体按设定的正

常速度运行；或者，所述变频器接收到操作台的出料口对位指令，变频器切换到位置控制模

式，以出料口的位置P2为位置指令，使研磨筒体旋转到出料口位置，否则研磨筒体按设定的

正常速度运行。

[0018] 一种球磨机无辅助机智能控制系统，主要包括以下几个模块：[0019] 监测模块，用以监测研磨筒体的转速、位置和电机运行速度；[0020] 逻辑处理模块，用以将监测模块测得的研磨筒体的转速、电机运行速度和研磨筒体的实时位置进行逻辑运算，进而判断研磨筒体上的皮带是否打滑；

[0021] 位置判定模块，用以将变频器接收的研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置信息，比较实时位置和预先设定的同一个方向运行的圈数，判定监测研磨筒体是否能正常

运行；

[0022] 换料对位模块，用以操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器控制研磨筒体和进料口或出料口的位置。

[0023] 进一步地，所述监测模块是用以将研磨筒体编码器获得的研磨筒体的转速和实时位置传送给变频器，电机编码器将获得的电机运行速度传送给变频器。

[0024] 进一步地，所述逻辑处理模块，是由变频器将接收到的研磨筒体的转速和电机运行速度换算成速度比值，当所述速度比值小于设定值时，同时变频器监测皮带打滑时间，当

打滑时间大于设定时间时，判断研磨筒体上的皮带打滑，变频器控制电机运行方向反向。

[0025] 进一步地，所述位置判定模块，是由变频器接收研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置，设定研磨筒体沿同一个方向旋转的圈数为n(n≥1)，研磨筒体的实时位置大于

n圈脉冲数时，判定研磨筒体是正常运行，进入换料对位程序。

[0026] 进一步地，所述换料对位模块，是由变频器接收到操作台的进料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以进料口的位置P1为位置指令，控制研磨筒体旋转到进料口位置；

或者，变频器接收到操作台的出料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以出料口的位

置P2为位置指令，控制研磨筒体旋转到出料口位置。于本发明的一实施例中，用以解决有的

球磨机换料时对位问题、停机时间久后由于原料凝结导致负载过重再次启动时打滑问题以

及球磨机控制成本高等问题。

[0027] 如上所述，本发明的一种球磨机无辅助机智能控制方法及控制系统，具有以下有益效果：

[0028] 本发明通过控制球磨机主机自身就能完成原本由球磨机辅机完成的对位和皮带打滑时的摇摆功能，本发明由操作台、变频器、电机、电机编码器、减速机、皮带、研磨筒体、

研磨筒体编码器八个部分组成，变频器输出控制电机，电机和减速机相连，通过皮带控制研

磨筒体的旋转，结合变频器通过电机侧和研磨筒体侧编码器测得的速度和位置，通过逻辑

运算和逻辑处理后，控制研磨筒体完成自动摆动旋转，整体架构对球磨机的主体结构不产

生影响，去掉原有的辅机电机和减速机，增加两个编码器，而编码器成本只有辅机成本的几

十分之一，成本大大降低，只需配一台变频器就能解决自动对位和皮带打滑的问题，大大降

低了球磨机成本、降低了操作复杂度、提高了可靠性。

附图说明[0029] 图1显示为本发明的球磨机无辅助机智能控制方法的流程框图；[0030] 图2显示为本发明的球磨机无辅助机智能控制方法的流程示意图；[0031] 图3显示为本发明皮带打滑时研磨筒体自动摆动功能示意图；[0032] 图4显示为本发明中的球磨机无辅助机智能控制系统的流程框图。[0033] 图5显示为本发明中的球磨机无辅助机智能控制系统的结构框图具体实施方式[0034] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实

施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离

本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施

例中的特征可以相互组合。

[0035] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸

绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也

可能更为复杂。

[0036] 参见图1，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限

定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不

影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得

能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的

用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调

整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0037] 如图1?2所示，一种球磨机无辅助机智能控制方法，包括以下几个步骤：[0038] S1、监测研磨筒体的转速、位置和电机运行速度，研磨筒体编码器将获得的研磨筒体的转速和实时位置传送给变频器，电机编码器将获得的电机运行速度传送给变频器；

[0039] S2、判定研磨筒体上的皮带是否打滑，变频器将接收到的研磨筒体的转速和电机运行速度换算成速度比值，当所述速度比值小于设定值时，皮带打滑计数器计数，否则皮带

打滑计数器清零，打滑标志记为无效，进入换料对位程序；皮带打滑计数器计数的同时，变

频器继续监测皮带打滑时间，当打滑时间大于设定时间时，判定皮带打滑，所述变频器控制

电机运行方向反向，给定速度变为设定点动速度，打滑标志记为有效，记录研磨筒体走过的

位置清零，接着转入步骤S1；

[0040] 本发明中的变频器采用型号为EC58H15R?P6PR0020的增量编码器，实现的逻辑解析为：当球磨机处于停机时间较长后再启动状态时，由于浆料凝结，导致负载变重，皮带会

打滑，没法正常旋转时进行特殊的摇摆控制，在需要进料和出料时，自动进行进料口和出料

口需要与球磨机进行对位。

[0041] 具体地，如图3所示，所述研磨筒体编码器监测获得的研磨筒体的转速为v1，所述电机侧编码器监测获得电机的运行速度为v2，连接于所述电机和研磨筒体之间的减速机的

减速比为k，所述研磨筒体直径为D1，所述减速机侧皮带轮直径为D2，皮带不打滑时，研磨筒

体的转速和电机运行速度的速度比为：

[0042] i＝v1/v2＝D2/(D1*k)[0043] 令i1＝D2/(D1*k)，i2＝v1/v2[0044] 由于测量存在精度问题，且完全打滑时研磨筒体的转速v1接近于0，所以工程应用中判断打滑可以用i2实际情况可以做调整，由于皮带的弹性，加速和减速时转速比也会有较大变化，所以还需要

加一个判断时间即所述的设定时间t，当i2频器预先设置。当以上两个条件同时满足使，判定皮带打滑，所述变频器控制电机运行方向

反向，即当前是正转则反转，当前是反转则正转。给定速度为在变频器中设定的点动速度，

当研磨筒体转到一定角度又打滑时，再次反向旋转，每次转到打滑处就反向。这样研磨筒体

就会来回摆动，一会儿顺时针转，一会儿逆时针转，如此几次后筒体里面的浆料就会打散，

负载就会变轻。

[0045] S3、监测研磨筒体是否能正常运行，变频器接收所述研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置，设定研磨筒体沿同一个方向旋转的圈数为n(n≥1)，所述研磨筒体的实时

位置大于n圈脉冲数时，打滑标志清零，进入换料对位程序；

[0046] 由于打滑时是没法向一个方向旋转一整圈的，直到有一次能顺利向某个方向旋转一圈，说明研磨筒体已经可以正常运行，为了保险起见，可以在判断的时候多旋转几圈，研

磨筒体沿同一个方向旋转的圈数设定为n(n≥1)，在变频器中可以设置，判断打滑现象消失

后自动切入到正常速度运行。

[0047] S4、操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器控制研磨筒体的位置，操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器，变频器切换位置控制模式，调整研磨筒体转到与

所述进料口或出料口对应的位置。

[0048] 所述步骤S4的具体过程如下：所述变频器接收到操作台的进料口对位指令，所述变频器切换到位置控制模式，以进料口的位置P1为位置指令，使研磨筒体旋转到进料口位

置，否则研磨筒体按设定的正常速度运行；或者，所述变频器接收到操作台的出料口对位指

令，变频器切换到位置控制模式，以出料口的位置P2为位置指令，使研磨筒体旋转到出料口

位置，否则研磨筒体按设定的正常速度运行。

[0049] 如图4?5所示，一种球磨机无辅助机智能控制系统，主要包括以下几个模块：[0050] 监测模块，用以监测研磨筒体的转速、位置和电机运行速度；[0051] 逻辑处理模块，用以将监测模块测得的研磨筒体的转速、电机运行速度和研磨筒体的实时位置进行逻辑运算，进而判断研磨筒体上的皮带是否打滑；

[0052] 位置判定模块，用以将变频器接收的研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置信息，比较实时位置和预先设定的同一个方向运行的圈数，判定监测研磨筒体是否能正常

运行；

[0053] 换料对位模块，用以操作台发送进料口或出料口对位指令到变频器控制研磨筒体和进料口或出料口的位置。

[0054] 进一步地，所述监测模块是用以将研磨筒体编码器获得的研磨筒体的转速和实时位置传送给变频器，电机编码器将获得的电机运行速度传送给变频器。

[0055] 进一步地，所述逻辑处理模块，是由变频器将接收到的研磨筒体的转速和电机运行速度换算成速度比值，当所述速度比值小于设定值时，同时变频器监测皮带打滑时间，当

打滑时间大于设定时间时，判断研磨筒体上的皮带打滑，变频器控制电机运行方向反向。

[0056] 进一步地，所述位置判定模块，是由变频器接收研磨筒体编码器获得的研磨筒体的实时位置，设定研磨筒体沿同一个方向旋转的圈数为n(n≥1)，研磨筒体的实时位置大于

n圈脉冲数时，判定研磨筒体是正常运行，进入换料对位程序。

[0057] 进一步地，所述换料对位模块，是由变频器接收到操作台的进料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以进料口的位置P1为位置指令，控制研磨筒体旋转到进料口位置；

或者，变频器接收到操作台的出料口对位指令，变频器切换到位置控制模式，以出料口的位

置P2为位置指令，控制研磨筒体旋转到出料口位置。

[0058] 本发明中变频器通过导线输出三相电压控制电机正传、反转或者停止；电机通过减速机和皮带与球磨机研磨筒体相连，电机转动时控制研磨筒体转动，电机停止时，研磨筒

体停止，同时电机编码器和研磨筒体编码器将检测的速度和位置信号传送到变频器。

[0059] 本发明主要是为解决现有球磨机控制成本高、操作复杂、可靠性低而提出的，通过控制球磨机主机来完成原本由球磨机辅机完成的对位和皮带打滑时的摇摆功能。本发明由

操作台、变频器、电机、电机编码器、减速机、皮带、研磨筒体、研磨筒体编码器八个部分组

成，变频器输出控制电机，电机和减速机相连，通过皮带控制研磨筒体的旋转。

[0060] 综上所述，本发明通过变频器提供了一种球磨机的智能控制方法和系统，此方法和系统主要是变频器通过电机侧和研磨筒体侧编码器测得的速度和位置，通过逻辑运算和

逻辑处理后，控制研磨筒体完成自动摆动旋转，整体架构对球磨机的主体结构不产生影响，

去掉辅机电机和减速机，增加两个编码器，编码器成本只有辅机成本的几十分之一，成本大

大降低，只需配一台变频器就降低球磨机成本、降低操作复杂度、提高可靠性的目的。

[0061] 所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。[0062] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因

此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完

成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。